阿拉斯加型镁铁—超镁铁质杂岩体地质特征及成因

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[摘要]阿拉斯加型超镁铁-镁铁质杂岩体具有独特的环带状结构，每个杂岩体最中心的是纯橄岩，往外是异剥橄榄岩，橄榄单斜辉石岩，单斜辉石岩。其主量元素特征一般与正常分离结晶作用趋势一致，微量元素则因堆晶相的不同具有不同的组成。研究表明，阿拉斯加型岩体堆晶的先后顺序为：橄榄石+铬铁矿，单斜辉石，磁铁矿，角闪石，斜长石±斜方辉石。矿物组成特征表明这些岩石在结晶时具有相对较高的氧逸度，其母岩浆与阿留申岛弧熔岩的原始岩浆相似。

[关键字]阿拉斯加型 超镁铁-镁铁质杂岩体 分离结晶 氧逸度 原始岩浆

[中图分类号] P571 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-5-53-2

0引言

阿拉斯加型超镁铁-镁铁质杂岩体具有特殊的大地构造背景，内部的环带状结构，以及产出相关的矿床，因而引起众多研究者的关注。对于这种类型岩体的研究始于北美阿拉斯加东南部地区，这种类型的岩体从前寒武到新生代都有分布。在1960年的时候，这些岩体就被认为是一种单独类型的侵入体，因为在一些大型的岩体中出现了同心分带，在文献中多以“分带超镁铁质岩”“环状超镁铁质岩”“环状分带超镁铁质岩”等术语来进行描述。但是杂岩体中这种环状分带的结构并不是普遍存在的，具有这种结构的杂岩体也多是不连续不对称的。在阿拉斯加地区，也只有Blashke岛上的超镁铁质岩发育很完好，呈对称分布。Irvine等于1974年首次在文献中将这种类型的杂岩体命名为“Alaskan Type”（Irvine，1974）。之后，这个术语就被广泛引用于类似的超镁铁-镁铁质杂岩体的研究中。

1岩石特征

大多数Alaskan型超镁铁质杂岩体大体在平面上呈椭圆到圆形，和围岩接触界线很陡。杂岩体出露大小从几米到10千米。在阿拉斯加地区较大的杂岩体有Klukwan，Haines，Port Snettisham，Kane Peak，Blashke 岛，Union Bay，Salt Chuck， Annette岛，Duke岛等。而这些较大的杂岩体中，Blaske岛，Kane Peak，Union Bay，Duke岛等具有较为完整的环状分带。每个杂岩体最中心的是纯橄岩，往外是异剥橄榄岩，橄榄单斜辉石岩，单斜辉石岩，在某些杂岩体中磁铁矿和角闪石含量很高。所有的超镁铁质岩体，包括最大的几个（Klukwan，Haines，Port Snettisharn），都主要由含磁铁矿角闪单斜辉石岩和角闪石岩组成。

2地球化学特征

主量元素：阿拉斯加型杂岩体都是由不同比例的硅酸盐和磁铁矿通过堆晶作用形成。因此可以用标准硅酸盐矿物的Mg#值来指示，在分离结晶作用中岩石地球化学作及变化。在含有众多岩石类型的较大岩体中，Mg#值变化范围较大，一般与正常分离结晶作用趋势一致。

微量元素：阿拉斯加型杂岩体中不用的单元具有不同的稀土模式。纯橄岩具有非常低的稀土含量（0.03-0.9），其稀土组成模式基本上是平坦的。异剥橄榄岩的稀土模式和纯橄岩相似，但是稀土总量较高。在Kane Peak地区的金云母橄榄岩样品相比于纯橄岩和异剥橄榄岩样品显示出轻度的LREE富集，该样品橄榄岩堆晶之中充填了较多的角闪石，较少的金云母和斜长石。LREE可能富集于这些填隙矿物之中。橄榄单斜辉石岩和单斜辉石岩的REE含量约从5到20，具有凸起的分配模式。辉长岩的REE含量比单斜辉石岩高些，从5到60，其REE分配模式从平坦变化到轻微的HREE亏损。除了Blashke岛，所有的杂岩体的REE显示出大致相似的丰度水平及分配形式。这表明所有的杂岩体可能由特定条件下形成的相似母岩浆分异形成。

3讨论

超镁铁镁铁质岩的结晶条件：阿拉斯加型超镁铁镁铁质岩石是由玄武质岩浆形成，而玄武质岩浆经历分离结晶和和矿物浓集过程。结合堆晶相出现的顺序及矿物化学成分的损耗，表明阿拉斯加型超镁铁质岩堆晶的顺序如下：橄榄石+少量铬铁矿，单斜辉石，磁铁矿，角闪石，斜长石±斜方辉石。这种顺序，除了斜方辉石，前人对水饱和和水部饱和的玄武质熔体，在氧逸度接近镍氧化物缓冲线条件下进行实验，出现过这种结晶次序。岩浆中富磁铁矿和角闪石表明，由超镁铁质岩熔融形成的该岩浆很富Fe2O3和水，至少在磁铁矿和角闪石结晶的时候是这样。磁铁矿以氧化物堆晶形式出现，晚于单斜辉石，早于普通角闪石。在大多数磁铁矿单斜辉石岩的单斜辉石中En组分也表明，这些岩石在结晶时具有相对较高的氧逸度。

估计堆晶矿物结晶的温度最好是与含水玄武岩熔融及结晶实验进行比较。在压力位5kbar氧逸度为NNO附近时，磁铁矿稳定的最高温度是1085度，普通角闪石稳定的最高温度是1025度。这些条件指示磁铁矿单辉岩，角闪单辉岩，角闪石岩结晶的温度范围。通过对斜长石稳定的上限分析，辉长岩可能结晶开始于925度，结晶完成于815度。在Kane Peak的橄榄岩中韭闪石作为填隙矿物出现，表明堆晶矿物结晶温度高于1025度。这些温度都随着压力升高而增加。

对阿拉斯加型超镁铁质岩结晶进行总结。其在地壳浅部从含水的玄武质岩浆结晶而来，深度可能为6到18千米。水含量和氧逸度在不同的岩体中稍有变化，但是氧逸度应该高于NNO缓冲线低于HM缓冲线。结晶的温度从1025到815度。

母岩浆性质：阿拉斯加型杂岩体长久以来被认为是超镁铁镁铁侵入岩中的一个独特类型，它的母岩浆性质长时间被争论。前人争论至少部分阿拉斯加型岩体是从亚碱性斜方辉石标准分子岛弧玄武质母岩浆结晶而来，残余的产物是玄武质和安山质的流体。但是Irvine观点不同，他认为阿拉斯加型超镁铁质岩石从高钙高镁碱性的超镁铁质母岩浆结晶而形成的，残留熔体为为饱和的碱性玄武岩浆。

Himmelberg等认为所有的阿拉斯加型杂岩体都是由与弧相关的含水亚碱性玄武质岩浆通过堆晶作用形成。所有岩体的特征，都表明它们都十分相似，可能都来自于相同的母岩浆成分。阿拉斯加型杂岩体中纯橄岩和易剥橄榄岩中橄榄石都十分富镁，表明母岩浆是没有经过分异的幔源熔体。铬尖晶石中的Cr#值表明与之平衡的岩浆是地幔橄榄岩高度熔融形成的。虽然真正的原始岩浆仍不确定，我们认为它可能类似于形成于阿留申岛弧熔岩一样的含水的橄榄玄武岩原始岩浆。这种结论是根据阿拉斯加型超镁铁岩及辉长岩具有相似的矿物学，岩石结构，岩石和矿物地球化学特征，将其与阿留申岛弧中的捕掳体及辉长岩侵入体进行比较而得出的。阿拉斯加型超镁铁质岩的初始Sr为0.702到0.705，也与阿留申岛弧一致。

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